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來源：觀察者網 作者：鐵流 前言 日前，美國與日本、荷蘭達成協議，同意限制向中國出口制造先進半導體所需的設備。該消息傳出后，全球半導體相關企業股價出現不同程度的波動，臺灣《自由時報》認為，美國與荷蘭和日本達成的該協議相當于對大陸半導體產業進行“核彈級制裁”。歐盟內部市場執行委員布雷頓表示：“我們完全同意剝奪中國最先進芯片的策略，我們不能讓中國獲得最先進的技術。在限制中國獲得微芯片、量子計算和人工智能等技術方面，歐盟和美國有非常強烈的一致性�！� 鐵流認為，如果美國與日本、荷蘭達成協議共同限制對中國大陸的半導體設備出口，確實會給大陸晶圓廠產能擴建造成較大負面影響。但這種協議到底如何落地依然是未知數，而且有不少漏洞可以利用�？偟膩砜�，這項協議對于中國大陸半導體產業是挑戰與機遇并存。 01 半導體設備市場基本被歐美日廠商占據 半導體產業大致可以分為設備、設計、原材料、制造、封裝測試五個部分。全球半導體產業分工呈現“雁行”狀態，美國及其歐洲盟友占據技術門檻和利潤最高的半導體設備和設計環節，日本、美國公司占據了原材料環節，臺灣地區和韓國占據了制造環節，臺灣地區和中國大陸占據了封裝測試環節。 具體到半導體設備而言，美國應用材料、泛林、科壘依次名列全球半導體設備商前五強，據統計，2021年全球半導體設備市場為1000億美元，應用材料、泛林、科壘營業收入分別為241億美元、165億美元、81億美元，三家公司營收合計487億美元，全球市場占有率達45%以上。刻蝕設備、離子注入設備、物理氣相沉積設備和化學氣相沉積設備均為美國設備公司的強勢領域，應用材料占據物理氣相沉積設備占據全球市場份額30%以上，化學氣相沉積設備占據全球市場份額的50%以上。 日本半導體設備商雖然在走下坡路，尼康、佳能的光刻機被ASML打得潰不成軍，但瘦死的駱駝比馬大，依然有東京電子、尼康等半導體設備公司，2021年，在全球營收排名前15的設備廠商中，日本公司占據7家，營收合計370億美元，營收總額僅次于美國設備商。 就荷蘭來說，在光刻機方面獨孤求敗的ASML可謂大名鼎鼎，基本壟斷了全球高端光刻機市場，其EUV光刻機目前是獨家生意，單臺EUV光刻機售價超1億美元。 目前，中國半導體設備廠商在國內市場僅占17.2%的市場，近83%左右的市場，全部被國外的設備所占據，這還是這幾年因中美貿易摩擦下對本土廠商有一定政策傾斜的結果。放眼全球，中國半導體設備廠商的市場份額僅為5.2%。就技術水平來說，中國設備商與國外寡頭差距明顯，上海微電子商業量產的光刻機只能加工90nm芯片，與ASML差距在10年以上。在刻蝕、薄膜、量測檢測、離子注入、涂膠顯影等方面，國內企業與應用材料、泛林、東京電子等國際大廠均存在一定差距。 02 國產設備在局部有亮點 無法實現全產業鏈 雖然近些年一些媒體會有沸騰體的方式報道本土企業在半導體設備上取得的突破，但總體形勢是比較嚴峻的，國內企業當下只能在局部有亮點，無法做到全流程國產化。比如一些自媒體宣傳中微半導體成功研發出了5nm刻蝕設備，仿佛國內企業在刻蝕設備上就不被人卡脖子了。事實上，這款5nm刻蝕設備只是刻蝕流程中CCP介質刻蝕里的多種設備中的一種，前后道制程ICP與CCP一共接近30種刻蝕設備，中微與北方華創目前只能完成1/4左右，3/4被國外大廠壟斷。即便門檻相對較低的清洗設備，目前也只能做到50%的國產化率，其中的去膠設備，國產機器性能已經接近外商，但依然有3成設備是目前國產做不了的。 最近幾年，國內一些企業著手布局去美化生產線，以緩解美國對國內芯片制裁的壓力，其主要動作就是用歐洲和日本的半導體設備替代美國的設備。在國產化替代方面有一些動作，比如清洗設備，在光刻、薄膜沉積、刻蝕、量測檢測、離子注入、涂膠顯影等環節主要還是使用國外設備，2022年最新裝機的fab中芯京城28nm產線為例，第一期的國產化率只有25%，而且主要集中在去膠這些技術門檻相對低一些的領域。 是否能做是一回事，是否好用又是另一回事。從中芯國際的情況看，由于采購國產設備，提升國產設備占比，不得不降低認證標準，進而導致良率下滑——中芯國際28nm含美線良率在85%左右，25%國產化率的非美線預計可以達到75%。如果進一步提升國產化比例，良率只會更低。作為對比，臺積電28nm良率96%。 根據行業慣例，晶圓廠的良率要達到80%以上才能盈利，這就使國內晶圓廠在維持國產化生產線運營時無法盈利，必須依賴國家補貼。如果全國的晶圓廠同時陷入巨額虧損，將很難穩定人才隊伍，且不利于技術研發，對當地的財政也會造成不小的負擔。誠然，短期可以通過財政補貼的方式維持晶圓廠的現金流，但國家補貼只是權宜之計，而非長久之計。 可以說，從無到有，從有到好，需要在市場中反復打磨和實踐，需要不斷累積經驗，一代又一代的優化與更迭，這是一個螺旋式提升的過程，國外大廠的設備品質好，臺積電的產線良率高，是不斷技術更新獲得的。這需要我們投入人力、資金和十年以上的時間持之以恒去追趕，非一朝一夕可速成，更不可能一蹴而就。 03 協議未必會被嚴格落實且存在漏洞 目前，美日荷只是初步達成協議，這項協議如何落地依舊是未知。鐵流認為，這項協議未必會被嚴格落實，而且在落實過程中，也有一定可操作余地。 就荷蘭而言，制裁中國沒有任何好處，反而會使ASML失去中國市場。這也是荷蘭在該事項上反復無常的原因——1月15日，荷蘭還表示，荷蘭有自己的判斷，不會草率接受美國要求；在1月底卻加入了美國主導制定的三方協議；1月30日，荷蘭外長胡克斯特拉與中國外長秦剛進行了電話會談，為向中國示好，荷蘭還做出了一項重要承諾：荷蘭將繼續以負責任的方式，處理對中國的經貿相關事宜，而且還希望能夠在多個領域加強中荷兩國的合作。 由此可見，荷蘭更多是受美國的政治壓力，不得不屈從，并非鐵了心和中國過不去。因此，荷蘭必然會在政治風險和商業利益中間尋找一個折中點，荷蘭會根據國際局勢調整其政策尺度，爭取幾家都不至于太得罪，同時又把錢給掙了。 日本的情況也是類似，日本的野心很大，恰恰中國和日本半導體產業是能夠形成互補的，雖然日本原材料廠商依然強勢，但半導體設備廠商被應用材料、ASML、泛林等歐美廠商打得很慘，高端光刻機基本被ASML壟斷，尼康只能撿一些殘羹冷炙，佳能的光刻機幾乎絕跡。在美國半導體設備商遵循美國禁令撤離中國大陸市場之際（應用材料、泛林、科磊等美國設備商獲利頗豐，其25—30%的營收源自大陸市場），對于這些年走下坡路的日本半導體設備商而言無異于久旱逢甘霖，如果沒有美國的禁令，商業利益會促使日本企業通過各種手段向中國大陸出售半導體設備。未來，日本大概率會采取相對靈活的政策，既把錢掙了，又不過度得罪中美。 另外，先進工藝標準的確定是一個問題。過去，行業里用柵長來給工藝命名。但在進入Finfet時代后，柵長做到20nm就很難再往下做了，于是通過3D堆疊的方式提升晶體管密度。當晶體管布局從2D變成了3D，過去用柵長來命名的方式就不合時宜了。 三星、臺積電的工藝命名都堪稱是文字游戲，臺積電、三星這些所謂的5nm、7nm、10nm芯片的柵長壓根達不到5nm、7nm、10nm，工藝名稱是晶圓廠自己取的。據傳，當時臺積電16nm工藝最初是命名是20nmFinfet，但由于三星非常不要臉，自稱是14nmFinfet，臺積電只能跟著三星的節奏自稱是16nmFinfet，因而鬧出了三星14nm工藝不如臺積電16nm工藝的笑話。也正是因此，英特爾提出應當用晶體管密度來衡量制造工藝，而不是沿用過去的XX nm工藝。 由于三星、臺積電通過制造工藝命名大法贏得了甜頭，使其根本不愿意拋棄這套玩法，反而劣幣驅逐良幣，逼迫英特爾只能跟著臺積電、三星的節奏走，放棄了其10nm+++的命名方式，也玩起了Intel 7、Intel 4這樣掛羊頭賣狗肉的命名方式。由于各家工藝名稱和實際性能不一致，這就使制定統一的限制標準變得比較麻煩。只能用比較寬泛的標準來衡量，這樣一來，就有了操作的余地。 針對設備進行限制在操作上也非常麻煩，就光刻機而言，光源大致可以分為5代，分別是G線、I線、KrF、ArF、EUV。目前，國內現有的以ArF為光源的光刻機配合刻蝕、薄膜設備，其實可以加工5nm芯片，即便是使用KrF的光刻機也能加工到14nm。因此，先進半導體設備如何界定就是一個問題，如果只禁EUV光刻機，中國企業可以用ArF光刻機加工5nm芯片，如果把ArF光刻機列入限制范圍，中國企業依然可以用KrF的光刻機加工14nm芯片，無非是效費比不高，并不是沒東西用。 如果對ArF、KrF光刻機都進行限制，先不提KrF光刻機已經是老技術，談不上先進。就這種限制范圍來看，存在打擊面太廣的問題，這會使歐洲和日本設備商徹底失去了全球最大單一市場，蒙受巨額利益損失，只要沒有極其嚴厲的政治風險，歐洲和日本廠商有很強的動機，通過一些方式繞過合規性審查向中國出口設備，正如最近幾年歐美日韓半導體企業在中美貿易戰中的做法。 04 結語 短期來看，即便是最為糟糕的結果，即美日荷徹底禁止先進半導體設備的出口，大陸晶圓廠無非是無法擴產，對已建成的晶圓廠影響不大。當下，西方并沒有對半導體設備零部件設出口限制，我們可以設立貿易公司或專門找OEM渠道去采購相關零部件和耗材，由于很多零部件本身也不是設備商自己生產，而是從全球采購的，這就使管控難度大幅增加，很多零部件生產商無法預知自己的零件會被用到什么地方，我們完全可以用這種方式保障關鍵零件和耗材的供應，即便國內個別晶圓廠已經被美國列入制裁名單，也可以通過這種方式維持現有的生產線的正常運營。 長遠來看，還是要不斷提升產線國產化比例，以十年磨一劍的毅力構建紅色產業鏈。這個過程會非常漫長，但非常鍛煉國內企業的技術能力，而且這個過程是先慢后快，發展后勁十足，建成全國產的28nm產線可能還需要5至8年時間，但之后構建14nm、7nm全國產產線則會加速。正所謂慢工出細活，對于全國產生產線，不宜以“沸騰體”的心態去要求，而要抱著十年磨一劍的心態去期待。 |
